Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Выполненные работы. В бассейне р. Гейзерной проведена аэрофотосъемка рельефа с беспилотного летательного аппарата DJI Mavic Air 2S с высот от 100 до 450 метров. В результате фотограмметрической обработки съемок были получены: ортофотоплан с пространственным разрешением 20 см/пиксел, который служит основой для создания цифровых карт и проведения картометрических измерений; цифровая модель местности, которая включает в себя данные о высотах твердой поверхности земли (рельефа) и других естественных объектов местности (растительность и т.д.); цифровая модель рельефа, которая используется для получения производных данных: карт экспозиции, крутизны склонов и расчета объемов форм рельефа. Произведена тепловизионная съемка с использованием БПЛА DJI Phantom 4 с интегрированным тепловизором. На 4-х ключевых участках осуществлен комплекс высокоточных измерений - лазерное сканирование при помощи лазерного сканера Leica BLK 360 и съемка БПЛА с малых высот. По результатам съемки составлены детальная топографическая карта долины и топопланы на 4 ключевых участка. Проведены геоморфологические наблюдения, дешифрирование разновременных снимков за 5 десятилетий, собран и проанализирован материал о характере и масштабах активности современных экзогенных и эндогенных процессов территории. Впервые составлены геоморфологическая карта территории, карта террасовидных поверхностей в долине р. Гейзерной, на 2 ключевых территории с активным развитием склоновых процессов - карта интенсивности процессов рельефообразования. Наряду с запланированным изучением низких террасовых уровней, было проведено опробование почвенно-пирокластического чехла на двух фрагментах высоких террас. Выполнен комплекс гидрологических наблюдений в русле р. Гейзерной, проведено гидрологическое обследование бассейна реки, оборудован временный гидрологический пост; отобраны образцы воды, а также донных отложений и взвешенных наносов. Произведен морфометрический и морфологический анализ водосборов притоков р. Гейзерная. На основании морфометрических характеристик произведена кластеризация элементарных водосборов. Адаптирована модель фингерпринтинга FingerPRO для оценки баланса наносов р. Гейзерная в летний период 2021 года. Всего в процессе исследований было отобрано более 160 образцов рыхлых отложений различного генезиса для проведения: гранулометрического, минералогического, геохимического анализов вещественного состава, тефрохронологических исследований, анализа по методике fingerprinting. Образцы переданы в лаборатории, продолжается обработка результатов проведенной съемки с БПЛА и дешифрирование разновременных снимков, отрабатывается методика построения карты активности процессов рельефообразования. Подготовлено 2 статьи для публикации в журналах, индексируемых «Скопус»; сделано 3 доклада на всероссийских конференциях, в том числе с международным участием. По результатам исследований получены следующие научные результаты. 1. Проведена типизация денудационных и аккумулятивных форм рельефа, обусловленных газогидротермальной деятельностью, в долинах рек геотермальных зон. На примере речных долин 4-х вулканических массивов (влк. Менделеева на о. Кунашир, Баранского на о.Итуруп, влк. Мутновский на Камчатке и Узон-Гейзерной кальдеры, где ключевым объектом является долина р. Гейзерной), впервые проведена типизация форм аккумулятивного и денудационного рельефа, образование которых связано с газогидротермальной активностью в пределах речных долин. Выделены основные формы микро- и мезорельефа, связанные с различными проявлениями газогидротермальной активности; дана их характеристика, описаны морфометрические параметры. В процессе работ установлено, что в результате воздействия газогидротермальных проявлений в долинах водотоков геотермальных зон: 1) происходит кардинальное изменение свойств не только коренных пород, но и аллювиальных отложений, что, соответственно, приводит к изменению протекания флювиальных процессов; 2) наблюдается активизация склоновых процессов с формированием оползневых тел и обвальных масс, благодаря чему на бортах долин идет интенсивная денудация и, как следствие, - расширение долин, а в днищах - аккумуляция смещенного склонового материала с последующим его переотложением селевыми процессами; 3) происходит формирование специфических аккумулятивных и денудационных форм микро- и мезорельефа как в руслах и днище, так и на бортах долин. При затухании газогидротермальной деятельности оползневые тела и натечные формы зарастают и морфологически выглядят как обычные речные террасы. 2. Определено влияние эндогенной активности на ряд особенностей развития экзогенных процессов и морфологию долины р. Гейзерной и ее притоков. По результатам дешифрирования данных ДЗЗ и систематизации материалов наблюдений за процессами рельефообразования в долине р. Гейзерной определены участки активного развития склоновых процессов. Наряду с многочисленными локальными террасами, имеющими в основном оползневой генезис, выявлены крупные обвально-оползневые тела в бассейне р. Сестренки, в низовьях руч. Лавового и Игрушка, приведшие к изменению направления течения и перестройкам правых притоков р.Гейзерной, а также фрагменты детрузивных валов, перегораживавших русло основной реки с формированием подпрудных водоемов. Изученные низкие террасы р. Гейзерной (4-7м) сложены преимущественно селевым материалом различного возраста, отдельные фрагменты представлены более тонкими отложениями, которые, по-видимому, представляют собой отложения подпрудных водоемов. Проведенные исследования подтвердили, что денудация в бассейне р. Гейзерной идет по схеме: смещение материала со склонов с перегораживанием русла реки - формирование подпрудного водоема - прорыв/спуск озера со сходом селя (Лебедева и др., 2020). Геоморфологический анализ снимков и детальной топокарты на левобережье р.Гейзерной в ее верховьях подтверждает существование там участка поднятия, установленного по дaнным интерферометрии (Lundgren, Lu, 2006). Продолжительное медленное воздымание привело к изменению направления течения водотоков в верховьях р. Гейзерной. Весьма вероятна связь этого поднятия с активизацией склоновых процессов на прилежащем борту долины: по данным дешифрирования разновременных снимков, доля территории, пораженной активными процессами, в последние 5 десятилетий увеличилась там до 30%. В настоящее время на левом борту долины р. Гейзерной прослеживаются еще несколько протяженных трещин отседания глубиной до 2-3 м и шириной до 4-5 м, что свидетельствует о готовящемся смещении пород в ее верховьях. 3. Установлены основные источники наносов, поступающих в русло р. Гейзерной на современном этапе. На основании проведенного морфометрического анализа цифровых моделей рельефа, дешифрирования космических снимков и имеющейся геологической карты долины была проведена типизация элементарных водосборов нижней части бассейна р. Гейзерной (ниже подпрудного озера 2014г.). К первой группе водосборов относятся преимущественно залесенные водосборы правого борта долины со средней крутизной водосбора около 20°, в то время как во вторую группу попали водосборы левого борта, более крутые (средний уклон > 30°) и покрытые преимущественно луговой растительностью. Третья группа водосборов — это оголенные прирусловые склоны и пойма р. Гейзерной, покрытые либо лугово-травяной растительностью, либо свободные от последней. В нее входят также нижняя часть оползня 2007 года и большинство гидротермальных полей. Четвертая группа — это крутые (более 25°) залесенные склоны, преимущественно левобережные, потенциально слабо участвующие в современном транспорте наносов. Для первичной оценки баланса наносов р. Гейзерной было выделено 4 геоморфологические провинции (группы водосборов), которые по результатам полевых исследований могут выступать в качестве различных источников наносов, и отобрано 5 целевых образцов (группа mix), вклад различных источников которых мы нацелены изучить. Основным источником поступления взвешенного материала в ловушке наносов (образец GEY2111, интегральная проба май-август) является группа водосборов 1, вероятнее всего представленная преимущественно руч. Лавовый. Из этого источника поступает более 63% материала. Вторая по величине вклада — группа 2 — она поставляет до 32% материала. Ловушка наносов, установленная в августе 2021 (образец GEY2165), отражает небольшой дождевой паводок, прошедший в период установки. Основная часть наносов поступила из первой группы водосборов. По наблюдениям in-situ было установлено, что руч. Лавовый — это основной источник наносов. Вклад руч. Лавовый составил до 86%, остальная часть материала была поставлена из четвертой группы водосборов (руч. Ступенчатый и размыв рекой Гейзерной прирусловых и пойменных отложений). Русловые отложения, отобранные в устьевом створе р. Гейзерная, в целом повторяют распределение по источникам наносов, полученное в створе Кордона: большая доля частиц приносится из водосборов первой (62%) и второй (28%) групп. 4. Совместно с сотрудниками географического ф-та МГУ и Кроноцкого заповедника разработаны научные рекомендации по обеспечению развития безопасного туризма в бассейне р. Гейзерной с учетом активных эндо- и экзогенных процессов. Критически важным компонентом научного обеспечения развития безопасной туристической деятельности в Долине является расширение проводимого мониторинга опасных экзогенных и эндогенных процессов. Согласно разработанным рекомендациям, исследовательские работы должны осуществляться не только в районе экскурсионной тропы, но и в бассейне реки в целом, а также дополняться локальным мониторингом наиболее проблемных участков, осуществлять который целесообразно с помощью высокоточных геодезических и дистанционных методов, в том числе используя БПЛА. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет, посвященные проекту • https://kronoki.ru/ru/news/newswire/2905.html Пресс-релиз от 10.09.21. Учёные пытаются определить скорости процессов рельефообразования в Долине гейзеров • http://www.igras.ru/news/3062 25.11.2021. Ученые Института географии РАН ведут работы по обеспечению безопасности экологического туризма в Кроноцком заповеднике

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Выполненные работы. В бассейне р. Гейзерной (Камчатка) осуществлена повторная съемка ключевых территорий долины с помощью БПЛА. Выполнено повторное лазерное сканирование и низковысотная съемка ключевых участков для определения площади и объемов смещенного материала и скорости протекания процессов рельефообразования. Проведены геоморфологические наблюдения, дешифрирование разновременных снимков высокого разрешения за 1964-2022 гг., выявлены особенности распределения в долине участков активизации процессов рельефообразования. Выполнена корегистрация разновременных ЦМР, получены первые количественные показатели объема и скорости денудации, а также объемы аккумуляции в днище долины. Составлены карты активности процессов рельефообразования с первыми количественными показателями на 2 ключевых участка и Северную и Южную ключевую территории. Составлена карта активизации селевых процессов. Продолжено изучение разновысотных террасовых уровней. Осуществлен следующий этап мониторинговых наблюдений за гидрологическим режимом реки для оценки баланса стока наносов. Составлена батиметрическая карта подпрудного озера 2014 г., определены темпы его заполнения наносами реки. Установлены основные источники формирования стока наносов в пределах водосбора р. Гейзерная. Подготовлено 7 статей, сделано 5 докладов на международных конференциях Полученные научные результаты. 1. Выявлены особенности распределения участков активных проявлений процессов рельефообразования за последние 5 десятилетий по результатам дешифрирования разновременных космических снимков высокого разрешения. На изученной территории (около 23 км2) к 2017 г. суммарная площадь обнаженных участков активных процессов рельефообразования составила 3,7 км2, т. е. около 13, 5% всей площади. В 1964 г. эта величина составляла 10,5%, к 2009 г. она возросла до 14,8%. Выявлена асимметрия распределения активных современных склоновых процессов, которые доминируют на левобережье р. Гейзерной, где сосредоточено более 75% площади всех обнажений (или 10.2% от общей исследуемой площади долины). На правобережье приходится менее 25% площади всех обнажений (или 3.3% от общей площади). Такую асимметрию мы связываем с приуроченностью левого борта долины к ограничивающему Узон-Гейзерную кальдеру кольцевому разлому с серией оперяющих его нарушений, трассирующихся по местам активных газогидротермальных проявлений. В данном районе очевидно влияние на смещение материала на склонах газогидротермальной деятельности, воздымания прибортовых частей долины, наличия активных зон разломов и повышенной трещиноватости пород. 2. Получены первые количественные показатели по объемам перемещенного материала по данным сравнения результатов лазерного сканирования, съемки с БПЛА и разновременных ЦМР. На ключевых участках с интервалом в 1 год (08.2021-08.2022) выполнено сравнение результатов: 1) съемки лазерным сканером, 2) съемки лазерным сканером и низковысотной высокоточной съемки с БПЛА. В пределах бассейна среднего и нижнего течения р. Гейзерной выполнено сравнение разновременных ЦМР в интервале до 44-49 лет. На участке повторного лазерного сканирования на левобережье р. Гейзерной установлено: объем денудированного за 1 год материала ~ 11 м3, эродированного ~ 2 м3, что соответствует локальной скорости денудации ~ 13 см / год. На участке сканирования и повторной высокоточной съемки с БПЛА в долине руч. Лавовый медианное значение снижения поверхности около 6 см за год, местами глубины вреза достигают 1 м и более. Объем мобилизованного за 1 год на S= 2500 м2 материала – 540 м3, из них 220-230 м3 переотложилось в пределах участка (нижняя оценка), и не более 310-320 м3 было вынесено за его пределы (верхняя оценка). По данным сравнения разновременных ЦМР в интервале 44-49 лет объем денудации во время события 2007 г. составил почти 14 млн. м3, объем аккумуляции в днище долины - 11,2 млн. м3. Порядка 2,8 млн. м3 (или 20% объема первоначального оползня) было удалено селем. Объем обвала-оползня 2014 г. — 4,1 млн. м3 , объем аккумуляции материала в днище долины – 2,76 млн. м3, селем вынесено почти 35% материала. Включая более мелкие события за рассматриваемый интервал времени общий объем аккумуляции на рассматриваемой территории (S= 17,6 млн. м2) достигает 32,5 млн м3, а денудации - 58,8 млн м3, т.е. слой денудации составляет около 1,5 м, а скорость, соответственно, 3,75 см/год. 3. Изучены особенности вещественного состава рыхлых отложений в днище долины р. Гейзерной. Выполнен комплексный анализ образцов руслового аллювия р. Гейзерной, изучены отложения ее притоков и материал селевых потоков 2007 и 2014 гг. Общими чертами аллювия являются: плохая окатанность обломков, слабая сортировка материала, обилие сростков минералов во фракции тонкого песка. Это свидетельствует о слабой дезинтеграции осадка и значительной доли в нем склонового и селевого материала. Большое содержание вторичных агрегатов (до 70% легкой фракции размерности 0.1-0.25 мм) и измененных обломков пород (до 80%) в галечной фракции аллювия свидетельствует о значительном влиянии газогидротермальной деятельности. Аккумуляция материала в русле доминирует на участках: (1) активного поступления материала со склонов (временные плотины), (2) выполаживания продольного профиля в местах подпрудных водоемов и (3) выноса селевого материала. Возникновение двух подпрудных водоемов за последние 15 лет свидетельствуют о том, что для долины р. Гейзерной типично периодическое формирование подобных краткоживущих бассейнов в днище долины. Наряду с активным поступлением склонового и селевого материала р. Гейзерная размывает древние флювиальные осадки. Несмотря на значительные объемы поступающего со склонов материала, река успевает его перерабатывать и врезается. 4. Оценка потенциальной селевой опасности долины р.Гейзерной. Составлена карта селевой активности. Бассейн реки делится на 2 самостоятельных селевых участка: (1) верховья реки – бассейн Лев. Гейзерной и (2) долину р. Гейзерной ниже подпрудного озера 2014г. Плотина озера сложена скальными обломками крупного размера, устойчива к размыву и самостоятельный прорыв озера маловероятен. Участие озерной воды в селевом процессе возможно в случае нового обрушения левого борта долины непосредственно в озеро либо при активизации вулкана Кихпиныч. Ниже плотины селевые отложения прослеживаются в русле и на низких террасах р. Гейзерной. Селевые процессы характерны и для притоков реки. Высокие риски обвальных, оползневых и селевых процессов, инициация которых наиболее вероятна на левом борту долины, необходимо учитывать при планировании развития рекреационных объектов в Кроноцком заповеднике. 5. Определены основные источники поступления материала в русло реки и получены первые оценочные показатели стока наносов. Подпрудное озеро делит водосбор р. Гейзерная на две практически независимые эрозионно-русловые системы: подавляющая часть материала, поставляемая верховьями рр. Лев. и Прав. Гейзерные остаются в озере. В формировании стока наносов нижележащего участка реки участвует только водосбор и русло реки ниже озера. Для водосбора, располагающегося выше подпрудного озера, среднегодовой сток наносов оценен в 5000 т/год, модуль стока наносов — 250 т / км². За летний сезон 2022 г. в верхней части озера накопилось минимум 3421 т., что соответствует модулю стока наносов в 173 т/км². Для нижней части водосбора, расположенной между озером и кордоном заповедника, средний расход воды за летний сезон 2022 года составил 2.71 м³/с, мутность — 25 г/м³. За весь летний сезон было вынесено 1421 т взвешенного материала, что соответствует модулю стока взвешенных наносов в 203 т/км². Около 60% взвешенного материала поступило за счет эрозии с близлежащих склонов долины р. Гейзерная. Остальная часть взвешенных наносов (≈40%) приносится из верховьев водосбора (ниже озера) и характеризует материал, поступивший с обвально-осыпными процессами в левые притоки р. Гейзерной. Схожую оценку формирования стока взвешенных наносов дает метод фингерпринтинга по моделям FingerPro для 2021 г.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Выполненные работы. В бассейне р. Гейзерной (Камчатка) осуществлена повторная съемка ключевых участков долины с помощью БПЛА. Определены площади и объемы смещенного материала и скорости протекания процессов рельефообразования за 2021-23 гг. Изучены разрезы рыхлых отложений низких террасовидных поверхностей. Проведен очередной этап мониторинговых наблюдений за гидрологическим режимом реки, оценен баланс стока наносов, изучена гидрохимия вод р. Гейзерной и ее притоков. Выполнена оценка денудации в бассейне реки гидрологическими методами и по результатам сравнения разновременных ЦМР. Проведено дешифрирование снимков высокого разрешения на территорию долины р. Шумной, не затронутой газогидротермальными процессами, для сравнения динамики процессов рельефообразования с бассейном р. Гейзерной. Составлены карты интенсивности процессов рельефообразования с количественными показателями и карта потенциальной активизации процессов рельефообразования и развития катастрофических их проявлений. Определены возможные темпы и этапы эволюции долины р. Гейзерной. Подготовлено 9 статей, сделано 5 докладов на конференциях различного уровня. Полученные научные результаты. 1. Определены скорости процессов денудации и аккумуляции на ключевых участках долины р. Гейзерной на основе повторной съемки рельефа с помощью БПЛА за 2021 — 23 гг. В верхней части спущенного озера в настоящий момент преобладает денудация - за 2 года его поверхность понизилась на 7.6 см. В нижней по течению его части все еще продолжается аккумуляция – ее слой превышает слой денудации на 0.4 см. В новом врезе руч. Водопадного объем денудации в 10 раз больше объема аккумуляции: поверхность оголенных участков снижается на ~1 м за 8 лет. Проран в теле плотины 2007г. активно расширяется, и за счет снижения поверхности бортов его средняя глубина увеличивается примерно на 1м за 6 лет, но как таковая глубинная эрозия здесь почти не идет. В долине руч. Лавового денудация в 2 раза превышает аккумуляцию: верхняя часть долины преимущественно денудационная, ареалы аккумуляции наблюдаются в средней и нижней ее частях (мощность более 3.5 м), а также в устье. Среднее снижение поверхности оголенных участков – 15.5 см за 2 г. 2. Составлены карты интенсивности процессов рельефообразования с количественными показателями и карта потенциальной активизации процессов рельефообразования и развития катастрофических их проявлений в долине р. Гейзерной. Прирост площади участков, затронутых процессами активного рельефообразования, за 55 лет (1964 - 2021гг.) составил от 10.9 до 17% на участках термальных полей (левобережье) и от 0.5 до 5.6% на правобережье реки, где газогидротермы зафиксированы лишь в нижних частях склонов. Доля участков активного рельефообразования на левобережье реки к 2021г. составила 30-40% от общей площади склонов. В основном прирост произошел за счет оползней 2007 и 2014 гг., но в среднем он составил 22.6 тыс.м2/год, в то время как на правобережье – лишь 2.9 тыс. м2/год. Т.е. в условиях развития газогидротермальных проявлений площадь участков склонов, пораженных активными процессами, в 2–3 раза превышает таковую на участках без газогидротерм. На основе сравнения ЦМР на 1978 и 2020 гг. получены скорости изменения высотных отметок рельефа. Среднее понижение поверхности на участках обнажений в долине за 42 года - 1 м, или ~ 2.3 см в год, а для всей ее площади - 3 мм/год. На левом борту долины р. Гейзерной ниже плотины 2014 г. общее понижение поверхности ~ 0.5 см/год, в днище спущенного озера 2007г. - 3.8 см/год. По результатам анализа совокупности эндогенных и экзогенных факторов составлена карта потенциальной активизации процессов рельефообразования и выделена зона потенциального развития катастрофических их проявлений, которая охватывает левый борт долины р. Гейзерной и бассейн руч. Лавового. 3. Оценены темпы денудации в бассейне р. Гейзерной различными методами. Получены 4 независимые оценки современной скорости денудации. По стоку взвешенных и влекомых наносов в годы без экстремальных событий в долине значения понижения всего водосбора или водосбора среднего-нижнего течения Гейзерной (когда сток наносов с верхней части стало аккумулировать верхнее подпрудное озеро) находятся в интервале 0.1-0.17 мм/год. К этому следует добавить химическую денудацию, рассчитанную на основании анализа воды в различных частях бассейна, которая составляет от 0.08 (при расчете по весовой доле отдельных суббассейнов) до 0.36 мм/год (при расчете общей денудации, исходя из общего растворенного стока реки в ее устьевой части). В годы максимального стока наносов, обусловленного проявлениями разных рельефообразующих процессов (крупные оползни, обвалы, сели), и условно моментальной поставки в русло значительных объемов рыхлого вещества, годовой сток наносов соответствовал денудации 1.2 мм/год (2018 г.) и 3.4 мм/год (2014 г.). Сравнение двух ЦМР с интервалом в 42 года, с учетом погрешности их взаимной привязки, дает среднегодовые темпы понижения всего водосбора 0.6-3.3 мм/год, что в целом выше среднегодовых оценок денудации по стоку наносов. Но данная величина во многом завязана на крупнейший за 42 года оползень-обвал 2007г. в нижней части долины, последствия которого (размыв аккумулятивного тела плотины) не фиксируются наблюдениями за стоком наносов в русле. Таким образом, можно говорить о фоновых скоростях денудации без учета экстремальных событий - 0.1-0.17 мм/год, а о фактических среднемноголетних (фон + экстремумы) - до 3-3.5 мм/год. Денудация же, связанная исключительно с отдельными крупными событиями, может быть кратно больше. Вследствие схода одного оползня 2007 г. и последующего размыва плотины с водосбора безвозвратно удалено 3.3 млн. м3 рыхлых отложений, что для рассмотренной площади бассейна (кроме самых верховьев) соответствует кратковременному понижению поверхности в среднем на 14 см. 4. Установлен генезис и предположительный возраст низких террасовых уровней в долине. Низкие террасы в долине р. Гейзерной сложены преимущественно разновозрастным селевым материалом. Осадки современных селей прослеживаются до отметок 50 м над урезом реки, что свидетельствует об отсутствии зависимости возраста отложений от высоты их залегания. Степень измененности осадков также зависит не от возраста, а от близости и активности термопроявлений. Газогидротермальные процессы затрудняют определение времени формирования осадка, т.к. приводят к трансформации его состава и свойств. Органический материал, пригодный для датирования, за исключением современных почв, погребенных под осадками селя 2014г., в изученных разрезах не обнаружен. Датирование древних оползневых тел свидетельствует об активизации селеформирования в долине с середины голоцена, то есть низкие террасы формировались со второй половины голоцена. 5. Определены этапы и возможные темпы эволюции долины р. Гейзерной. Сохранность лестниц каров на склоне долины р. Шумной в ее среднем течении позволила заключить, что прорыв борта Узон-Гейзерной кальдеры и спуск кальдерного озера произошел до последнего этапа оледенения и долина р. Гейзерной в своем среднем-нижнем течении также сформировалась в это время. Это подтверждают и расчеты по скоростям современной денудации исходя из объема долины в пределах нижнего-среднего течения и коэффициента доставки наносов в 32-36%: возраст долины оценивается в ~ 26–27 тыс. лет. Прорыв озера «Колорадо», сохранившегося в верховьях Гейзерной, произошел при деградации оледенения в начале голоцена, что подтверждается находками там пеплового горизонта с возрастом 10488±257л., накопление которого происходило не в водных условиях. В результате спуска озера сформировался глубокий узкий врез и все притоки реки оказались висячими, как и долина р. Шумной, в которую р. Гейзерная впадает. Формирование глубокого вреза привело к развитию масштабных оползней и обвалов в середине - второй половине голоцена. В результате произошло расширение долины в ее нижнем-среднем течении, причем наиболее активное в пределах термальных полей.